基于WiMAX技術(shù)的校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王立輝，陳 雷

(寧波教育學(xué)院網(wǎng)絡(luò)與教育技術(shù)中心，浙江 寧波 315016)

目前，我國(guó)大學(xué)校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)普遍使用無(wú)線局域網(wǎng) (WirelessLocalAreaNetwork，WLAN)，基 于802.11X標(biāo)準(zhǔn)，是集成電路技術(shù)與無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它能滿足各類(lèi)便攜設(shè)備的入網(wǎng)要求，能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)局域聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)端接入、圖文傳真等多種功能，網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的變動(dòng)不會(huì)受線纜的制約。然而，802.11X卻存在著大量難以避免的缺陷，除了覆蓋范圍較小，不支持QoS，安全性較差，建設(shè)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，更加突出的問(wèn)題是無(wú)論WLAN處于OFDM或是CCK調(diào)制技術(shù)功能，都處于“保護(hù)機(jī)制”模式下，該模式下每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀都必須先做一次RTS/CTS交換［1］，都將對(duì)數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生較大的傳輸延時(shí)。正因?yàn)槿绱?，盡管目前WLAN在校園內(nèi)的普及率始終保持旺盛，但是校園網(wǎng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展迫切需要注入新的技術(shù)理念。

文中提出將德州儀器的CC1110無(wú)線傳感模塊與WiMAX這一寬帶無(wú)線接入技術(shù)作為校園無(wú)線網(wǎng)接入的策略，WiMAX基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)，是新一代的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。CC1110是基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新型自適應(yīng)模塊，是WLAN與Adhoc網(wǎng)絡(luò)的融合技術(shù)，兼具兩者的優(yōu)勢(shì)。WiMAX與CC1110兩種技術(shù)在校園網(wǎng)的結(jié)合應(yīng)用有效地彌補(bǔ)兩者的短板，實(shí)現(xiàn)了兩者功能的完美互補(bǔ)。通過(guò)將CC1110與WiMAX組網(wǎng)技術(shù)分布于復(fù)雜校園環(huán)境下的不同區(qū)域，有效地實(shí)現(xiàn)了大范圍校園環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)的帶寬流量與穩(wěn)定性。

1 WiMAX技術(shù)及應(yīng)用分析

IEEE于1999年設(shè)立802.16工作組，主要開(kāi)發(fā)固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)，又被稱為“WiMAX技術(shù)”。WiMAX基于無(wú)線城域網(wǎng)(WMAN)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于高速移動(dòng)下的寬帶數(shù)據(jù)接入服務(wù)。與Wi－Fi、WLAN標(biāo)準(zhǔn)相比，WiMAX頻段適應(yīng)面更廣、伸縮性更強(qiáng)、擴(kuò)展性更強(qiáng)、覆蓋范圍更寬，同時(shí)支持QoS以及高安全性能策略都使其成為校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的理想接入方式。但是，從WiMAX自身技術(shù)上分析，存在一處缺陷，就是不能支持用戶在快速移動(dòng)過(guò)程中無(wú)縫切換，而無(wú)線傳感技術(shù)正好具有這個(gè)優(yōu)勢(shì)，可以彌補(bǔ)WiMAX這個(gè)缺陷。因此，盡管目前WiMAX在技術(shù)上仍有不成熟的地方，但通過(guò)與無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合，把WiMAX無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為校園無(wú)線網(wǎng)接入策略在技術(shù)上不僅可行，而且優(yōu)勢(shì)明顯。

2 SmartRF CC1110無(wú)線傳感模塊分析

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network)是一種新型的無(wú)中心基站的高容量、高速率的分布式自組織寬帶無(wú)線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在眾多無(wú)線傳感模塊中，德州儀器的CC1110憑借超低成本低功耗的單片UHF收發(fā)器特性脫穎而出。CC1110為低功耗無(wú)線應(yīng)用而設(shè)計(jì)，電路可以設(shè)定在315、433、868和915 MHz的ISM(工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué))和SRD(短距離設(shè)備)頻率波段，同時(shí)也允許設(shè)置為300～350 MHz、400～480 MHz和820 ～962 MHz的其他頻率。

CC1110的RF射頻收發(fā)器集成了一個(gè)高度可配置的調(diào)制解調(diào)器。該調(diào)制解調(diào)器支持不同的調(diào)制格式，通過(guò)開(kāi)啟集成在調(diào)制解調(diào)器上的前向誤差校正選項(xiàng)，使性能相比CC1100得到大幅提升。網(wǎng)絡(luò)中的各CC1110節(jié)點(diǎn)均能收發(fā)和中繼數(shù)據(jù)，同時(shí)能夠自組網(wǎng)、自管理、自愈合，支持點(diǎn)到多點(diǎn)或多點(diǎn)到多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送，為數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸、清晰信道評(píng)估、連接質(zhì)量指示和電磁波激發(fā)提供廣泛的硬件支持。

3 校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于全局校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，采用分級(jí)組網(wǎng)的模式，即采用雙層結(jié)構(gòu)，骨干網(wǎng)采用WiMAX技術(shù)，而在空曠場(chǎng)地或者校園偏僻的WiMAX信號(hào)盲區(qū)采用傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，既可以保證校園網(wǎng)絡(luò)的高覆蓋性，同時(shí)又保證了校園網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的高帶寬。校園骨干網(wǎng)主要覆蓋固定建筑物，骨干網(wǎng)的WiMAX采用星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，以中心基站為核心，中心基站與各建筑屋頂?shù)倪h(yuǎn)端基站采用5.8 GHz頻段通信。而在校園內(nèi)的空曠場(chǎng)地中，則采用以無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)包圍無(wú)線傳感基站模式的無(wú)線傳感自組織網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)都工作在WOR(電磁波激活)模式［2］，使用多跳方式來(lái)續(xù)傳其他節(jié)點(diǎn)的信息交換業(yè)務(wù)。根據(jù)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)思想，可以有效地將整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個(gè)基站網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)基站都有自己的接入點(diǎn)服務(wù)。以校園內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)中心為源基站，使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向四周不同層次的交流空間擴(kuò)散，促進(jìn)信息的高速暢通傳播。

4 校園WiMAX核心網(wǎng)的組建

作為基于IEEE 802.16d的固定終端接入手段，WiMAX可以實(shí)現(xiàn)快速布網(wǎng)，并大大降低建網(wǎng)成本。目前，WiMAX的典型接入方式有8種，不同的方式適用于不同的建網(wǎng)環(huán)境。由于校園內(nèi)各建筑與中心信息基站之間的距離大部分都超過(guò)100 m，因此系統(tǒng)中心基站與各建筑群采用多模光纖來(lái)連接。根據(jù)固定WiMAX終端的硬件設(shè)備能力，選用WiMAX客戶端+AG、WiMAX客戶端+WiFi+AP+WiFi終端(+IAD)作為校園骨干網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方案。該接入方式主要適用于滿足業(yè)務(wù)量相對(duì)集中的區(qū)域，同時(shí)該方式使用上行并發(fā)業(yè)務(wù)量介于 3 Mbit·s－1與 5 Mbit·s－1之間的服務(wù)區(qū)域與高校的日常業(yè)務(wù)量相契合。圖1所示為WiMAX校園骨干網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)分布圖。

圖1 基于WiMAX技術(shù)的校園骨干無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

圖中CPE(Customer Premise Equipment)即用戶終端設(shè)備，是專門(mén)用來(lái)接收WiMAX信號(hào)的無(wú)線終端接入設(shè)備;POE(Power Over Ethernet)指在現(xiàn)有的以太網(wǎng)布線基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不作改動(dòng)的條件下，既可為客戶提供基于IP終端傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，同時(shí)還可為便攜式設(shè)備提供直流供電技術(shù)。虛線框中采用高優(yōu)先級(jí)QoS(網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量)保證的CPE+AG業(yè)務(wù)，客觀上也擴(kuò)展了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍;CPE的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于同時(shí)也充當(dāng)校園內(nèi)各樓宇與中心基站的中繼放大器，在放大電磁波功率的同時(shí)不增加噪聲功率。校園無(wú)線WiMAX接入以太網(wǎng)的核心內(nèi)容是采用PHY作為空中接口規(guī)范，利用網(wǎng)關(guān)屏蔽下層網(wǎng)絡(luò)，從核心網(wǎng)收取數(shù)據(jù)傳輸給各個(gè)用戶站的基于以太網(wǎng)協(xié)議的用戶，或者從用戶站的以太網(wǎng)用戶向遠(yuǎn)端用戶發(fā)送信息請(qǐng)求。WiMAX基站系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層主要與兩個(gè)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換:一個(gè)是Ethernet接收模塊;另一個(gè)是 WiMAX系統(tǒng)的符合IEEE802.16e協(xié)議的MAC層。從Ethernet口接收的數(shù)據(jù)基本都是以太網(wǎng)幀，包括IP包和ARP包，這些包必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層對(duì)其進(jìn)行協(xié)議識(shí)別和處理。校園內(nèi)各樓宇內(nèi)的CPE作為無(wú)線分支基站實(shí)現(xiàn)對(duì)大樓內(nèi)的AP終端中繼控制。同時(shí)，在數(shù)據(jù)傳輸鏈路層中加入ARQ機(jī)制［3］，并且根據(jù)WiMAX協(xié)議提供實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)天線陣(AAS)、MIMO和STC增強(qiáng)型天線技術(shù)的途徑，用以減少網(wǎng)絡(luò)層的信息差錯(cuò)，消除NLOS(蜂窩網(wǎng)絡(luò)非視線傳輸)造成的深衰減，大幅提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)吞吐量。另外，大樓的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是在WiMAX網(wǎng)絡(luò)布局過(guò)程中，為防止無(wú)線網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行中所發(fā)生的各種意外，總基站的服務(wù)器與大樓內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備還必須配置UPS電源，以保證校園WiMAX網(wǎng)絡(luò)的正常持續(xù)地運(yùn)行。

5 校園樓宇內(nèi)WiMAX網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

校園WiMAX骨干網(wǎng)主要的覆蓋范圍為校內(nèi)的固定學(xué)習(xí)場(chǎng)所，在這些場(chǎng)合中主要解決AP的覆蓋范圍和AP的容量?jī)纱髥?wèn)題。同時(shí)，頻率規(guī)劃也是WiMAX網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，經(jīng)過(guò)對(duì)視距傳播頻段與非視距傳播頻段，綜合考慮設(shè)計(jì)中的WiMAX采用OFDMA正交頻分多址多載波調(diào)制技術(shù)來(lái)提高非視距傳播下的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能?；贠FDMA的骨干網(wǎng)系統(tǒng)，采用TDMA(時(shí)分多址)子信道來(lái)區(qū)分用戶，采用同頻組網(wǎng)可以有效地避免使用相同頻率的小區(qū)之間的嚴(yán)重干擾，降低網(wǎng)絡(luò)干擾，提高系統(tǒng)容量，增強(qiáng)鏈路的校驗(yàn)強(qiáng)度。在合理地分析各AP的容量與覆蓋面后，還需考慮信號(hào)衰減因素，適當(dāng)增加AP個(gè)數(shù)來(lái)減少數(shù)據(jù)覆蓋盲區(qū)。圖2為本設(shè)計(jì)的“二層交換機(jī)+多個(gè)IAD接入”WiMAX網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在教學(xué)樓中的應(yīng)用。

圖2 教學(xué)樓WiMAX系統(tǒng)信道覆蓋結(jié)構(gòu)

如圖2所示，根據(jù)IAD(集成接入設(shè)備)的具體配置可以針對(duì)VLAN進(jìn)行具體劃分，IAD通過(guò)FRAD(幀中繼接入設(shè)備)與IPPBX(專用集成交換機(jī))設(shè)備相連，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)6～36等多種規(guī)格的POTS接口以及多路可保證業(yè)務(wù)由縣級(jí)的移動(dòng)上網(wǎng)業(yè)務(wù)。該接入方式可以同時(shí)滿足用戶的VoIP語(yǔ)音和數(shù)據(jù)上網(wǎng)的需求，在樓宇內(nèi)的WiMAX網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布局中，還可以考慮將WiMAX與現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式，比如采用緊耦合的模式與WiFi、3G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)。利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)對(duì)移動(dòng)性管理的支持，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流需經(jīng)過(guò)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)和RNC，同時(shí)共享AAA服務(wù)器，減少切換時(shí)延，保證無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接。

6 室外分布式無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)組建

校園室外網(wǎng)絡(luò)具有如下特點(diǎn):節(jié)點(diǎn)頻繁快速移動(dòng)，傳輸信息量大，實(shí)時(shí)性要求高，系統(tǒng)并不注重網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)間，而是更多關(guān)注于系統(tǒng)運(yùn)行期間數(shù)據(jù)的可靠性和實(shí)時(shí)性。這樣的環(huán)境恰恰是WiMAX應(yīng)用的短處，由于WiMAX對(duì)于節(jié)點(diǎn)頻繁快速移動(dòng)的弱支持，必須采用另外的技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)該缺陷。因此，室外無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可采用自組織的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)模式。AP數(shù)據(jù)收發(fā)器采用CC1110無(wú)線傳感模塊，通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)與ARM服務(wù)器基站進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)操作，接收基站對(duì)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的命令，控制或者調(diào)節(jié)傳感節(jié)點(diǎn)的無(wú)線收發(fā)行為，保證校園傳感環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)暢通運(yùn)行，體現(xiàn)覆蓋范圍最大化的覆蓋原則來(lái)保證校園用戶需求。

7 無(wú)線傳感器基站體系結(jié)構(gòu)

分布式傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案中，以圖1中WiMAX核心網(wǎng)中虛線框內(nèi)的CPE所提供的E1/T1接口以及TD信號(hào)端實(shí)現(xiàn)與CC1110無(wú)線傳感模塊基站的硬件對(duì)接，以MCU的時(shí)鐘信號(hào)調(diào)節(jié)流控信號(hào)收發(fā)，以SIP(階段信令控制協(xié)議)作為通信控制協(xié)議。硬件服務(wù)器基站采用嵌入式 ARM平臺(tái)，該 ARM平臺(tái)基于S3C2440A處理器、Fedora操作系統(tǒng)，以Web服務(wù)器和客戶端瀏覽器為架構(gòu)主體建立分布式現(xiàn)場(chǎng)的流控應(yīng)用平臺(tái)。無(wú)線傳感基站的組成結(jié)構(gòu)如圖3所示。包括微處理器單元(MCU)、電源模塊、顯示模塊、復(fù)位模塊、串口TCP/IP以太網(wǎng)模塊、存儲(chǔ)模塊、CC1110無(wú)線射頻模塊和為了解決射頻發(fā)送距離近而設(shè)計(jì)的PA功放模塊。

圖3 無(wú)線傳感器基站體系結(jié)構(gòu)圖

如圖3所示，微處理器采用三星公司的S3C2440A芯片，該微處理器基于ARM920T內(nèi)核，它的杰出特點(diǎn)是16/32位RISC處理器，實(shí)現(xiàn)了MMU、AMBA BUS和Harvard高速緩沖體系結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的16 kB指令CACHE與16 kB數(shù)據(jù)CACHE，每個(gè)都由8 Byte長(zhǎng)的行組成，通過(guò)提供一套完整的通用系統(tǒng)外設(shè)，S3C2440A芯片在實(shí)現(xiàn)高速率低功耗的同時(shí)減少總體系統(tǒng)成本以及無(wú)需配置額外的組件。圖中S3C2440A芯片以SPI模式對(duì)傳感器模塊CC1110進(jìn)行控制，共有6條信號(hào)，其中，SCLK為時(shí)鐘信號(hào)，負(fù)責(zé)調(diào)整MCU與CC1110的信號(hào)同步;GD01為連續(xù)配置接口，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)輸出;CSn作為連續(xù)配制接口字，負(fù)責(zé)芯片的選擇;GDO0是作為一般用途的數(shù)字輸出腳，它的功能為測(cè)試信號(hào)、FIFO狀態(tài)信號(hào)、時(shí)鐘輸出以及連續(xù)輸入TX數(shù)據(jù);它與GDO2承擔(dān)數(shù)字輸出功能，與GDO0作用相類(lèi)似;SI是數(shù)字輸入信號(hào)，作為連續(xù)配置接口承擔(dān)接收數(shù)據(jù)輸入的功能。CC1110裝備了內(nèi)置的狀態(tài)機(jī)，可以用來(lái)在不同的操作狀態(tài)之間切換。當(dāng)CHIP_RDYn引腳拉低時(shí)，內(nèi)部功率增加序列完成，在CSn拉低后，可選的電磁波激活功能(WOR)使CC1110周期性地從深度休眠狀態(tài)激活，從而不需要S3C2440A的作用即能偵測(cè)到發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)包。在WOR啟用的狀態(tài)下，在SWOR命令濾波被送到SPI接口后，當(dāng)CSn被釋放后CC1110會(huì)進(jìn)入休眠狀態(tài)，在WOR濾波使用前RC振蕩器必須啟用。在定時(shí)器終止后，芯片上的定時(shí)器將使CC1110再次進(jìn)入空閑狀態(tài)。經(jīng)過(guò)一段RX中的可控時(shí)間，芯片返回休眠狀態(tài)，直至被WOR拉低喚醒。當(dāng)TX開(kāi)啟時(shí)，芯片將保持TX狀態(tài)直到當(dāng)前數(shù)據(jù)包已被成功地發(fā)送［4］。通過(guò)使用命令濾波，由MCSM1.TXOFF_MODE設(shè)置能自動(dòng)地將CC1110從RX狀態(tài)轉(zhuǎn)變到TX狀態(tài)，若通信控制裝置當(dāng)前處在發(fā)送狀態(tài)且SRX濾波正在使用，則當(dāng)前傳輸將被終止，且向RX轉(zhuǎn)換。

8 CC1110無(wú)線數(shù)傳數(shù)據(jù)字節(jié)分配

室外無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包格式如圖4所示。前導(dǎo)是一個(gè)交互式的0、1序列，前導(dǎo)字節(jié)長(zhǎng)度由MDMCF1.NU_PREAMBLE控制字可編程控制。當(dāng)啟用TX時(shí)，調(diào)制器開(kāi)始傳動(dòng)前導(dǎo)，當(dāng)控制字節(jié)的前導(dǎo)被傳送完畢時(shí)，調(diào)制器開(kāi)始發(fā)送設(shè)置于SYNC1與SYNC0寄存器中的同步詞匯，該字節(jié)提供傳入數(shù)據(jù)包的字節(jié)同步。接著發(fā)送由PKTCTRL0.LENGTH_CONFIG寄存器來(lái)設(shè)置，數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度應(yīng)該定義為有效荷載數(shù)據(jù)，不包括長(zhǎng)度字節(jié)和可選CRC校驗(yàn)，PKTLEN寄存器用來(lái)設(shè)置RX中允許的最大數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度，任何長(zhǎng)度字節(jié)值大于PKTLEN的接收數(shù)據(jù)包將被丟棄。然后，MCU開(kāi)始處理裝置檢查目的地址，當(dāng)?shù)芈毱ヅ鋾r(shí)才繼續(xù)進(jìn)行接收。若自動(dòng)CRC校驗(yàn)檢查開(kāi)啟，則數(shù)據(jù)包處理裝置計(jì)算CRC，并將它同附加CRC檢驗(yàn)和相匹配。

圖4 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)

鑒于以上對(duì)數(shù)字化校園室外網(wǎng)絡(luò)的研究，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以采用多個(gè)無(wú)線傳感基站，采用重疊交叉無(wú)線覆蓋的方式，完成區(qū)域的無(wú)縫無(wú)線覆蓋。首先，選擇網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)作為校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都工作在電磁波激活模式，使用多跳方式來(lái)續(xù)傳其它節(jié)點(diǎn)的信息交流業(yè)務(wù);其次，將整個(gè)校園室外無(wú)線網(wǎng)絡(luò)劃分成各個(gè)小區(qū)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)小區(qū)都有自己的基站接入點(diǎn)服務(wù);再次，采用無(wú)線與有線相結(jié)合的方式。將多模光纖連接到移動(dòng)用戶終端集中的場(chǎng)所中;最后，根據(jù)校園所在的環(huán)境特點(diǎn)，以室外的無(wú)線控制集中器為中心，使無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)向四周不同層次的交流空間擴(kuò)散［5］，促進(jìn)信息的高速傳播。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)搜索路徑采用基于最小跳數(shù)的信息轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任何節(jié)點(diǎn)向集中器發(fā)送的信息都將沿著最短路徑傳送。

9 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)采用校園內(nèi)同一區(qū)域分別組網(wǎng)的方式來(lái)對(duì)比WLAN與本方案的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，采用通用的Adhoc BSS組網(wǎng)模式，站點(diǎn)隨機(jī)分布在200 m×200 m的教學(xué)樓與校園花園內(nèi)，通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)的RF環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，勘測(cè)整個(gè)RF環(huán)境是否存在影響無(wú)線傳輸性能的干擾，并且通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的信道吞吐量檢測(cè)，考察無(wú)線AP的數(shù)據(jù)處理能力。監(jiān)測(cè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)流量情況并進(jìn)行協(xié)議分析，分析WLAN與本方案內(nèi)運(yùn)行的協(xié)議種類(lèi)，以及各種協(xié)議所占比例，查看是否有異常的協(xié)議和流量在運(yùn)行。從而有效地量化用戶的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能，為用戶提供調(diào)整、完善整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的依據(jù)及方案。表1為本方案與WLAN通過(guò)校園組網(wǎng)實(shí)地測(cè)定后得出的參數(shù)對(duì)照表。從該表中可以清楚地分析出，對(duì)比WLAN組網(wǎng)，經(jīng)過(guò)本方案Wimax與CC1110傳感網(wǎng)絡(luò)的校園組網(wǎng)數(shù)據(jù)延時(shí)更短，吞吐量更高，數(shù)據(jù)丟包率更小，性能指標(biāo)更趨于優(yōu)異。

表1 校園實(shí)地測(cè)定本方案與WLAN性能指標(biāo)對(duì)比表

WiMAX技術(shù)與無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是在寬帶網(wǎng)絡(luò)IP化、移動(dòng)化、寬帶化的進(jìn)程中逐漸壯大的。從最初的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與WiFi相配合解決無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)覆蓋問(wèn)題到如今的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)與3G網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)寬帶城域網(wǎng)可以看出，WiMAX技術(shù)與無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)憑借其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，必將在未來(lái)有廣闊的發(fā)展前景。從組網(wǎng)的角度看，校園整體性無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要全局考慮、細(xì)致分工布局，這樣才能建設(shè)成一個(gè)真正滿足需求的、可運(yùn)營(yíng)、可管理的無(wú)線校園網(wǎng)絡(luò)。

［1］MICHAEL R.Wireless networks talking off［J］.Library Journal，2003，128(12):18 －19.

［2］譚偉.無(wú)線校園網(wǎng)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)［J］.科技信息，2010(1):841，876.

［3］徐世龍，李巖峰.802.16/WiMAX技術(shù)及組網(wǎng)方案研究［J］.通信技術(shù)，2007(7):48 －49.

［4］高德民，錢(qián)煥延，汪崢，等.基于遺傳算法的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2010，27(11):4226－4229.

［5］萬(wàn)紅運(yùn)，許洪超.無(wú)線校園網(wǎng)安全策略及實(shí)施［J］.網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)及應(yīng)用，2006(10):93－94，82.